Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

DE10035204A1 - Lasermarkierbare Kunststoffe - Google Patents

Lasermarkierbare Kunststoffe

Info

Publication number
DE10035204A1
DE10035204A1 DE2000135204 DE10035204A DE10035204A1 DE 10035204 A1 DE10035204 A1 DE 10035204A1 DE 2000135204 DE2000135204 DE 2000135204 DE 10035204 A DE10035204 A DE 10035204A DE 10035204 A1 DE10035204 A1 DE 10035204A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
laser
markable
anthracene
pentaerythritol
plastic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE2000135204
Other languages
English (en)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Merck Patent GmbH
Original Assignee
Merck Patent GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Merck Patent GmbH filed Critical Merck Patent GmbH
Priority to DE2000135204 priority Critical patent/DE10035204A1/de
Publication of DE10035204A1 publication Critical patent/DE10035204A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/0015—Pigments exhibiting interference colours, e.g. transparent platelets of appropriate thinness or flaky substrates, e.g. mica, bearing appropriate thin transparent coatings
    • C09C1/0021—Pigments exhibiting interference colours, e.g. transparent platelets of appropriate thinness or flaky substrates, e.g. mica, bearing appropriate thin transparent coatings comprising a core coated with only one layer having a high or low refractive index
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M5/00—Duplicating or marking methods; Sheet materials for use therein
    • B41M5/26—Thermography ; Marking by high energetic means, e.g. laser otherwise than by burning, and characterised by the material used
    • B41M5/267—Marking of plastic artifacts, e.g. with laser
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/01—Hydrocarbons
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/04—Oxygen-containing compounds
    • C08K5/05—Alcohols; Metal alcoholates
    • C08K5/053—Polyhydroxylic alcohols
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00—Use of pretreated ingredients
    • C08K9/04—Ingredients treated with organic substances
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/0015—Pigments exhibiting interference colours, e.g. transparent platelets of appropriate thinness or flaky substrates, e.g. mica, bearing appropriate thin transparent coatings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M5/00—Duplicating or marking methods; Sheet materials for use therein
    • B41M5/26—Thermography ; Marking by high energetic means, e.g. laser otherwise than by burning, and characterised by the material used
    • B41M5/28—Thermography ; Marking by high energetic means, e.g. laser otherwise than by burning, and characterised by the material used using thermochromic compounds or layers containing liquid crystals, microcapsules, bleachable dyes or heat- decomposable compounds, e.g. gas- liberating
    • B41M5/282—Thermography ; Marking by high energetic means, e.g. laser otherwise than by burning, and characterised by the material used using thermochromic compounds or layers containing liquid crystals, microcapsules, bleachable dyes or heat- decomposable compounds, e.g. gas- liberating using thermochromic compounds
    • B41M5/284—Organic thermochromic compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/02—Amorphous compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/20—Particle morphology extending in two dimensions, e.g. plate-like
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/80—Particles consisting of a mixture of two or more inorganic phases
    • C01P2004/82—Particles consisting of a mixture of two or more inorganic phases two phases having the same anion, e.g. both oxidic phases
    • C01P2004/84—Particles consisting of a mixture of two or more inorganic phases two phases having the same anion, e.g. both oxidic phases one phase coated with the other
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C2200/00—Compositional and structural details of pigments exhibiting interference colours
    • C09C2200/10—Interference pigments characterized by the core material
    • C09C2200/102—Interference pigments characterized by the core material the core consisting of glass or silicate material like mica or clays, e.g. kaolin
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C2200/00—Compositional and structural details of pigments exhibiting interference colours
    • C09C2200/30—Interference pigments characterised by the thickness of the core or layers thereon or by the total thickness of the final pigment particle
    • C09C2200/307—Thickness of an outermost protective layer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C2200/00—Compositional and structural details of pigments exhibiting interference colours
    • C09C2200/40—Interference pigments comprising an outermost surface coating
    • C09C2200/402—Organic protective coating
    • C09C2200/403—Low molecular weight materials, e.g. fatty acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C2210/00—Special effects or uses of interference pigments
    • C09C2210/60—Interference with laser-light, laser markable pigments
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S430/00—Radiation imagery chemistry: process, composition, or product thereof
    • Y10S430/146—Laser beam

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Thermal Transfer Or Thermal Recording In General (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft lasermarkierbare Kunststoffe, die sich dadurch auszeichnen, daß sie als Dotierstoff mit Anthracen oder Pentaerythrit beschichtete Effektpigmente oder ein Gemisch bestehend aus einem oder mehreren Effektpigmenten und Anthracen bzw. Pentaerythrit enthalten.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft lasermarkierbare Kunststoffe, die sich dadurch auszeichnen, daß sie als Dotierstoff mit Anthracen und/oder Pentaerythrit beschichtete Effektpigmente oder ein Gemisch bestehend aus ein oder mehreren Effektpigmenten und Anthracen und/oder Penta­ erythrit enthalten.
Die Kennzeichnung von Produktionsgütern wird in fast allen Industrie­ zweigen zunehmend wichtiger. So müssen häufig z. B. Produktionsdaten, Verfallsdaten, Barcodes, Firmenlogos, Seriennummern etc. auf Kunst­ stoffen oder Kunststoffolien aufgebracht werden. Derzeit werden diese Markierungen überwiegend mit konventionellen Techniken wie Drucken, Prägen, Stempeln und Etikettieren ausgeführt. Wachsende Bedeutung gewinnt aber die berührungslose, sehr schnelle und flexible Markierung mit Lasern, insbesondere bei Kunststoffen. Mit dieser Technik ist es möglich graphische Beschriftungen, wie z. B. Barcodes, mit hoher Geschwindigkeit auch auf eine nicht plane Oberfläche aufzubringen. Da sich die Be­ schriftung im Kunststoffkörper selbst befindet, ist sie dauerhaft abrieb­ beständig.
Viele Kunststoffe, wie z. B. Polyolefine und Polystyrole, lassen sich bisher nur schwierig oder überhaupt nicht mit dem Laser markieren. Ein CO2- Laser, der Licht im Infrarotbereich bei 10,6 µm aussendet, bewirkt bei Polyolefinen und Polystyrolen selbst bei sehr hohen Leistungen nur eine schwache, kaum lesbare Markierung. Im Falle der Elastomeren Poly­ urethan und Polyetherestern tritt mit Nd-YAG-Lasern keine Wechsel­ wirkung, bei CO2-Lasern dagegen eine Gravur auf. Der Kunststoff darf das Laserlicht nicht völlig reflektieren oder durchlassen, da es dann zu keiner Wechselwirkung kommt. Es darf aber auch nicht zu einer starken Ab­ sorption kommen, da in diesem Fall der Kunststoff verdampft und nur eine Gravur zurückbleibt. Die Absorption der Laserstrahlen und somit die Wechselwirkung mit der Materie ist abhängig von dem chemischen Aufbau des Kunststoffes und der verwendeten Wellenlänge des Lasers. Vielfach ist es notwendig, damit Kunststoffe laserbeschriftbar werden, ent­ sprechende Zusatzstoffe, z. B. Absorber, zuzugeben.
Für die Laserkennzeichnung von Kunststoffen werden neben CO2-Lasern zunehmend Nd : YAG-Laser verwendet. Die üblicherweise verwendeten YAG-Laser geben einen gepulsten Energiestrahl mit einer charakteristi­ schen Wellenlänge von 1064 nm oder 532 nm ab. Das Absorbermaterial muß in diesem speziellen NIR-Bereich eine ausgeprägte Absorption zeigen, um bei den schnellen Beschriftungsvorgängen eine ausreichende Reaktion zu zeigen.
Die Lasermarkierung von Kunststoffen mit Perlglanzpigmenten wurde erstmals in Speciality Chemicals, Pearl Lustre Pigments - Characteristics and Functional Effects - May 1982, beschrieben.
Die Verwendung von organischen Zuschlagstoffen als Dotierstoff bei der Lasermarkierung ist beispielsweise aus der WO 95/30716, DE 195 36 047 A1, U.S. 5,576,377 und DE 197 26 136 A1 bekannt.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Dotierstoffe besitzen aber alle den Nachteil, daß sie den zu beschriftenden Kunststoff nachhaltig einfär­ ben und folglich die Laserbeschriftung, die üblicherweise eine dunkle Schrift auf einem hellen Untergrund ist, dann nicht mehr ausreichend kon­ trastreich ist. Außerdem müssen sie in vergleichsweise hohen Konzentra­ tionen zugesetzt werden und sind häufig toxikologisch nicht unbedenklich. Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher lasermarkierbare Kunst­ stoffe zu finden, die unter Einwirkung von Laserlicht eine Markierung mit hohem Kontrast ermöglichen. Der Füllstoff bzw. das erfolgreiche Absorp­ tionsmittel sollte daher eine sehr helle Eigenfarbe besitzen oder nur in sehr geringen Mengen eingesetzt werden müssen Überraschenderweise wurde gefunden, daß sich die Lasermarkierbarkeit von Kunststoffen, insbesondere der Kontrast der Markierung verbessern läßt, wenn man Effektpigmente mit Anthracen und/oder Pentaerythrit beschichtet oder ein Gemisch von Effektpigmenten und den organischen Zusatzstoffen verwendet.
Durch den Zusatz der beschichteten Effektpigmente in Konzentrationen von 0,5 bis 10 Gew.-% bezogen auf das Kunststoffsystem, vorzugsweise 1 bis 5 Gew.-%, und insbesondere 1,5 bis 3 Gew.-%, wird bei der Lasermar­ kierung von thermoplastischen Kunststoffen ein hoher Kontrast erreicht.
Wird ein Gemisch von Effektpigmenten und Anthracen bzw. Effektpigmen­ ten und Pentaerythrit eingesetzt, so beträgt die Gesamtkonzentration des Dotierstoffs im Kunststoff maximal 10 Gew.-%. Vorzugsweise liegt sie bei 1 bis 5 Gew.-%, insbesondere bei 1,5 bis 3 Gew.-%.
Das Mischungsverhältnis Effektpigment/Anthracen bzw. Effektpigment/­ Pentaerythrit beträgt 1 : 4 bis 10 : 1, vorzugsweise 1 : 3 bis 5 : 1, insbesondere 1 : 2 bis 2 : 1.
Die Konzentration des Dotierstoffs im Kunststoff ist allerdings abhängig von dem eingesetzten Kunststoffsystem. Der geringe Anteil an Effektpig­ ment und Anthracen bzw. Pentaerythrit verändert das Kunststoffsystem unwesentlich und beeinflußt nicht dessen Verarbeitbarkeit.
Transparente Thermoplaste mit den genannten Dotierstoffen in Rein­ einfärbung zeigen ein leicht metallisches Schimmern, behalten aber ihre Transparenz. Durch den Zusatz von 0,2 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 bis 3 Gew.-%, an deckenden Pigmenten, wie z. B. Titandioxid, kann dieser metallische Glanz, insbesondere bei Polyolefinen, bei Bedarf völlig über­ deckt werden. Ferner können den Kunststoffen Farbmittel zugesetzt werden, die farbliche Variationen jeder Art zulassen und gleichzeitig eine Beibehaltung der Lasermarkierung gewährleisten. Geeignete Farbmittel sind insbesondere farbige Metalloxidpigmente sowie organische Pigmente und Farbstoffe.
Die für die Markierung geeigneten Effektpigmente basieren vorzugsweise auf plättchenförmigen, vorzugsweise transparenten oder semitransparen­ ten Substraten aus z. B. Schichtsilikaten, wie etwa synthetischer oder natürlicher Glimmer, Talkum, Kaolin, Glasplättchen, SiO2-Plättchen oder synthetischen trägerfreien Plättchen. Weiterhin kommen auch plättchen­ förmige Metalloxide wie z. B. plättchenförmiges Eisenoxid, Aluminiumoxid, Titandioxid, Siliziumdioxid, LCP's (Liquid Crystal Polymers), holographi­ sche Pigmente, beschichtete Graphitplättchen oder Bismutoxychlorid in Betracht.
Als plättchenförmige Pigmente können auch Metallplättchen benutzt werden, die unbeschichtet oder auch mit einer oder mehreren Metalloxid­ schichten bedeckt sein können; bevorzugt sind z. B. Al-, Cr-, Fe-, Au-, Ag- und Stahlplättchen. Sollten korrosionsanfällige Metallplättchen wie z. B. Al-, Fe- oder Stahlplättchen unbeschichtet eingesetzt werden, werden sie vorzugsweise mit einer schützenden Polymerschicht überzogen.
Besonders bevorzugte Substrate sind mit ein oder mehreren Metalloxiden beschichtete Glimmerschuppen. Als Metalloxide werden dabei sowohl farblose hochbrechende Metalloxide, wie insbesondere Titandioxid, Zinkoxid, Zinnoxid und/oder Zirkoniumdioxid verwendet als auch farbige Metalloxide wie z. B. Chromoxid, Nickeloxid, Kupferoxid, Kobaltoxid und insbesondere Eisenoxid (Fe2O3, Fe3O4).
Diese plättchenförmigen Pigmente sind bekannt und größtenteils kommer­ ziell erhältlich, z. B. unter der Marke Iriodin® der Fa. Merck KGaA, und/oder können nach dem Fachmann bekannten Standardverfahren herge­ stellt werden. Perlglanzpigmente auf der Basis transparenter oder semi­ transparenter plättchenförmiger Substrate werden z. B. beschrieben in den deutschen Patenten und Patentanmeldungen 14 67 468, 19 59 998, 20 09 566, 22 14 454, 22 15 191, 22 44 298, 23 13 331, 25 22 572, 31 37 808, 31 37 809, 31 51 343, 31 51 354, 31 51 355, 32 11 602, 32 35 017 und 38 42 330.
Beschichtete SiO2-Plättchen sind z. B. bekannt aus der WO 93/08237 (naßchemische Beschichtung) und der DE-OS 196 14 637 (CVD- Verfahren).
Insbesondere geeignet sind Perlglanzpigmente in Kombination mit Pentaerythrit und/oder Anthracen. Die Perlglanzpigmente können dabei im Gemisch mit Pentaerythrit und/oder Anthracen vorliegen oder mit dem organischen Zusatzstoff beschichtet sein.
Das Aufbringen der Anthracen- bzw. Pentaerythritschicht auf das Perl­ glanzpigment geschieht in an sich bekannter Weise. Die Beschichtung kann z. B. erfolgen, indem Pentaerythrit in Wasser bei Raumtemperatur gelöst wird, der Lösung ein oder mehrere Effektpigmente zugegeben werden und das Gemisch homogen gemischt wird. Diese Suspension wird dann zum Sieden erhitzt und bis zum Rückstand eingekocht. Das Produkt wird bei 110°C getrocknet.
Desweiteren kann die Beschichtung erfolgen, indem Anthracen in einem organischen Lösemittel, wie z. B. Diethylether, zunächst bei Raumtempe­ ratur gerührt und dann auf Siedetemperatur erhitzt wird, wobei das Anthracen in Lösung geht. Nach Zugabe ein oder mehrerer Effektpigmente wird die Suspension unter Rückfluß gekocht. Zuletzt wird das Lösemittel abdestilliert und das Produkt getrocknet.
Weiterhin ist eine Beschichtung möglich, indem Pentaerythrit in Wasser suspendiert wird, zum Sieden erhitzt wird, wobei das Pentaerythrit in Lösung geht. Nach Zugabe ein oder mehrerer Effektpigmente wird das Gemisch erhitzt und unter Rückfluß gekocht. Zuletzt wird die Suspension noch heiß abgesaugt und das Produkt getrocknet.
Außerdem ist es möglich eine mechanische Mischung aus ein oder mehreren Effektpigmenten und zerkleinertem Pentaerythrit herzustellen. Die Schichtdicke der Anthracen- bzw. Pentaerythrit-Schicht beträgt 50 bis 2000 nm, vorzugsweise 100 bis 1000 nm, insbesondere 200 bis 800 nm. Vorzugsweise ist der Anteil an Anthracen bzw. Pentaerythrit bezogen auf das Gesamtpigment 1 bis 75 Gew.-%, insbesondere 1 bis 65 Gew.-%.
Für die Lasermarkierung besonders geeignet sind Perlglanzpigmente auf Basis von Glimmer, Glasplättchen oder SiO2-Plättchen, die zunächst mit ein oder mehreren Metalloxiden (Multilayerpigmente) und zuletzt mit Anthracen oder Pentaerythrit beschichtet sind. In gleicher Weise geeignet sind aber auch Mischungen von metalloxidbeschichteten Substratplättchen wie Glimmer, Glas oder SiO2 mit Anthracen oder Pentaerythrit.
Bevorzugte Dotierstoffe sind mit Anthracen oder Pentaerythrit beschichtete Perlglanzpigmente, die folgenden Schichtaufbau besitzen:
Anthracen bzw. Pentaerythrit
Metalloxid (z. B. TiO2)
Glimmer
Metalloxid (z. B. TiO2)
Anthracen bzw. Pentaerythrit
Alle bekannten thermoplastischen Kunststoffe wie sie z. B. im Ullmann, Bd. 15, S. 457 ff., Bd. 15, Verlag VCH beschrieben werden, können für die Lasermarkierung Anwendung finden. Geeignete Kunststoffe sind z. B. - Polyethylen, Polypropylen, Polyamide, Polyester, Polyesterester, Poly­ etherester, Polyphenylenether, Polyacetal, Polybutylenterephthalat, Poly­ methylmethacrylat, Polyvinylacetal, Polystyrol, Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Acrylnitril-Styrol-Acrylester (ASA), Polycarbonat, Polyethersulfone und Polyetherketone sowie deren Copolymeren und/oder Mischung.
Die Einarbeitung der beschichteten Effektpigmente bzw. des Gemischs aus Anthracen oder Pentaerythrit in Kombination mit ein oder mehreren Effektpigmenten in den thermoplastischen Kunststoff erfolgt, indem das Kunststoffgranulat mit dem Dotierstoff gemischt und dann unter Wärmeeinwirkung verformt wird. Die Zugabe des Anthracens bzw. des Pentaerythrits und des Effektpigments zu dem Kunststoff kann gleich­ zeitig oder nacheinander erfolgen. Dem Kunststoffgranulat können bei der Einarbeitung des Dotierstoffs gegebenenfalls Haftmittel, organische polymerverträgliche Lösungsmittel, Stabilisatoren und/oder unter den Arbeitsbedingungen temperaturstabile Tenside zugesetzt werden. Die Herstellung der dotierten Kunststoffgranulate erfolgt in der Regel so, daß in einem geeigneten Mischer das Kunststoffgranulat vorgelegt, mit eventuellen Zusätzen benetzt und danach der Dotierstoff zugesetzt und untergemischt wird. Die Pigmentierung des Kunststoffes erfolgt in der Regel über ein Farbkonzentrat (Masterbatch) oder Compound. Die so erhaltene Mischung kann dann direkt in einem Extruder oder einer Spritz­ gießmaschine verarbeitet werden. Die bei der Verarbeitung gebildeten Formkörper zeigen eine sehr homogene Verteilung des Dotierstoffs.
Anschließend findet die Lasermarkierung mit einem geeigneten Laser statt.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen lasermarkierbaren Kunststoffe, dadurch gekennzeich­ net, daß ein thermoplastischer Kunststoff mit dem Dotierstoff gemischt und dann unter Wärmeeinwirkung verformt wird.
Die Beschriftung mit dem Laser erfolgt derart, daß der Probenkörper in den Strahlengang eines gepulsten Lasers, vorzugsweise eines Nd : YAG- Lasers gebracht wird. Ferner ist eine Beschriftung mit einem Excimer- Laser, z. B. über eine Maskentechnik, möglich. Jedoch sind auch mit ande­ ren herkömmlichen Lasertypen, die eine Wellenlänge in einem Bereich hoher Absorption des verwendeten Pigments aufweisen, die gewünschten Ergebnisse zu erzielen. Die erhaltene Markierung wird durch die Bestrah­ lungszeit (bzw. Pulszahl bei Pulslasern) und Bestrahlungsleistung des Lasers sowie des verwendeten Kunststoffsystems bestimmt. Die Leistung der verwendeten Laser hängt von der jeweiligen Anwendung ab und kann im Einzelfall vom Fachmann ohne weiteres ermittelt werden.
Der verwendete Laser hat im allgemeinen eine Wellenlänge im Bereich von 157 nm bis 10,6 µm, vorzugsweise im Bereich von 532 nm bis 10,6 µm. Beispielsweise seien hier CO2-Laser (10,6 µm) und Nd : YAG- Laser (1064 bzw. 532 nm) oder gepulste UV-Laser erwähnt. Die Excimerlaser weisen folgende Wellenlängen auf: F2-Excimerlaser (157 nm), ArF-Excimerlaser (193 nm), KrCl-Excimerlaser (222 nm), KrF- Excimerlaser (248 nm), XeCI-Excimerlaser (308 nm), XeF-Excimerlaser (351 nm), frequenzvervielfachte Nd : YAG-Laser mit Wellenlängen von 355 nm (frequenzverdreifacht) oder 265 nm (frequenzvervierfacht). Besonders bevorzugt werden Nd : YAG-Laser (1064 bzw. 532 nm) und CO2-Laser eingesetzt. Die Energiedichten der eingesetzten Laser liegen im allgemeinen im Bereich von 0,3 mJ/cm2 bis 50 J/cm2, vorzugsweise 0,3 mJ/cm2 bis 10 J/cm2.
Bei der Verwendung von gepulsten Lasern liegt die Pulsfrequenz im allgemeinen im Bereich von 1 bis 30 kHz.
Entsprechende Laser, die im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden können, sind kommerziell erhältlich.
Die Verwendung des erfindungsgemäß pigmentierten Kunststoffes kann auf allen Gebieten erfolgen, wo bisher übliche Druckverfahren zur Be­ schriftung von Kunststoffen eingesetzt werden. Beispielsweise können Formkörper aus dem erfindungsgemäßen Kunststoff in der Elektro-, Elektronik- und Kraftfahrzeugindustrie Anwendung finden. Die Kenn­ zeichnung und Beschriftung von z. B. Kabeln, Leitungen, Zierleisten bzw. Funktionsteilen im Heizungs-, Lüftungs- und Kühlbereich oder Schalter, Stecker, Hebel und Griffe, die aus dem erfindungsgemäßen Kunststoff­ bestehen, können selbst an schwer zugänglichen Stellen mit Hilfe von Laserlicht markiert werden. Weiterhin kann das erfindungsgemäße Kunst­ steifsystem bei Verpackungen im Lebensmittelbereich oder im Spielzeug­ bereich eingesetzt werden. Die Markierungen auf den Verpackungen zeichnen sich dadurch aus, daß sie wisch- und kratzfest, stabil bei nach­ träglichen Sterilisationsprozessen, und hygienisch rein beim Markierungs­ prozeß aufbringbar sind. Komplette Etikettenbilder können dauerhaft auf die Verpackung für ein Mehrwegsystem aufgebracht werden. Ein weiteres wichtiges Anwendungsgebiet für die Laserbeschriftung sind Kunststoff­ marken zur individuellen Kennzeichnung von Tieren, sogenannte Cattle Tags oder Ohrmarken. Über ein Barcodesystem werden die Informationen gespeichert, welche spezifisch dem Tier zugehörig sind. Diese können bei Bedarf wieder mit Hilfe eines Scanners abgerufen werden. Die Beschrif­ tung muß sehr dauerhaft werden, da die Marke teilweise über mehrere Jahre an den Tieren verbleiben.
Die Lasermarkierung von Kunststoffgegenständen bzw. Formkörpern, die aus dem erfindungsgemäßen Kunststoff bestehen, ist somit möglich.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung erläutern ohne sie jedoch zu begrenzen. Die angegebenen Prozentangaben sind Gewichtsprozent.
Beispiele Beispiel 1 Dotierstoff: mit Anthracen beschichtetes Perlglanzpigment a) Beschichtung eines Perlglanzpigmentes mit Anthracen
1 g Anthracen wird mit 200 ml Diethylether vorgelegt, 1 h bei Raumtemperatur gerührt, anschließend zum Sieden erhitzt. Nun werden 10 g Iriodin® 110 (mit TiO2 beschichtetes Glimmerpigment der Fa. Merck KGaA, Darmstadt) zugegeben und 1/2 h unter Rückfluß gekocht. Anschließend wird der Diethylether abdestilliert, VE-Wasser zugegeben, abgesaugt und mit VE-Wasser gewaschen. Das beschichtete Pigment wird heiß abgesaugt und getrocknet.
b) Lasermarkierung
Ein PP-Granulat (PP-HD, Stamylen PPH 10 der Fa. DSM) wird durch Zusatz von 0,5% des Pigmentes aus Beispiel 1a) im Spritzguß verarbeitet. Das erhaltene Formteil (Plättchen) wird anschließend mit einem CO2-Laser beschriftet. Mit zunehmender Energiedichte (ca. 12 J/cm) wird die Beschriftung immer dunkler.
Beispiel 2 Dotierstoff: mit Pentaerythrit beschichtetes Perlglanzpigment
10 g Pentaerythrit werden in 250 ml VE-Wasser unter Rühren bei Raumtemperatur gelöst, 20 g Iriodin® 110 zugegeben und 30 Minuten gerührt. Anschließend wird die Suspension zum Sieden erhitzt und solange gerührt, bis sich das Gesamtvolumen auf ca. 50 ml reduziert hat. Das Produkt wird 12 h bei 110°C getrocknet.
Beispiel 3 Dotierstoff: mit Anthracen beschichtetes Perlglanzpigment + Farbpigment
Analog Beispiel 1a) und b), aber das PP-Granulat wird mit 0,5% des hergestellten Pigmentes aus Beispiel 1a) und 0,1% PV Echtblau (Hoechst AG) pigmentiert und auf einer Spritzgußmaschine verarbeitet.
Beispiel 4 Dotierstoff: Perlglanzpigment + Anthracen
1 g Anthracen wird mit 10 g LS 820 (mit Antimon dotiertes Zinnoxid auf- Glimmer der Fa. Merck KGaA, Darmstadt) vermischt.
Ein PP-Granulat (PP-HD, Stamylen PPH 10 der Fa. DSM) wird durch Zusatz von 0,5% des obigen Pigmentes im Spritzguß verarbeitet. Nach der Beschriftung mit einem Nd : YAG-Laser bei einer Stromstärke von 14 A, 5 kHz Pulsfrequenz und einer Schreibgeschwindigkeit von 200 mm/s zeigen die Platten eine kontrastreiche und abriebfeste Beschriftung.
Beispiel 5 Dotierstaif: Perlglanzpigment + Pentaerythrit
1 g Pentaerythrit wird mit 10 g LS 820 (mit Antimon dotiertes Zinnoxid auf Glimmer der Fa. Merck KGaA, Darmstadt) vermischt.
Ein PP-Granulat (PP-HD, Stamylen PPH 10 der Fa. DSM) wird durch Zusatz von 0,5% des obigen Pigmentes im Spritzguß verarbeitet. Nach der Beschriftung mit einem Nd:YAG-Laser bei einer Stromstärke von 14 A, 5 kHz Pulsfrequenz und einer Schreibgeschwindigkeit von 200 mm/s zeigen die Platten eine kontrastreiche und abriebfeste Beschriftung.

Claims (11)

1. Lasermarkierbare Kunststoffe, dadurch gekennzeichnet, daß thermoplastische Kunststoffe als Dotierstoff
  • - mit Anthracen und/oder Pentaerythrit beschichtete Effektpigmente
    oder
  • - ein Gemisch bestehend aus ein oder mehreren Effektpigmenten und Anthracen und/oder Pentaerythrit
    enthalten.
2. Lasermarkierbare Kunststoffe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Effektpigment ein Perlglanzpigment ist.
3. Lasermarkierbare Kunststoffe nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die thermoplastischen Kunststoffe Perlglanzpigmente auf Basis von Glimmerplättchen, SiO2- oder Glas-Plättchen enthalten.
4. Lasermarkierbare Kunststoffe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Perlglanzpigment ein TiO2 beschichtetes Glimmerpigment ist.
5. Lasermarkierbare Kunststoffe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an Dotierstoff 0,5 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Kunststoffsystem, beträgt.
6. Lasermarkierbare Kunststoffe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anthracen- oder Pentaerythrit­ schicht der Effektpigmente 1 bis 75 Gew.-% bezogen auf das Gesamtpigment, beträgt.
7. Lasermarkierbare Kunststoffe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff ein Polyethylen, Polypropylen, Polyamid oder ein Polyester ist.
8. Lasermarkierbare Kunststoffe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich Farbpigmente enthalten.
9. Verfahren zur Herstellung von lasermarkierbaren Kunststoffen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man einen oder mehreren thermoplastischen Kunststoff mit ein oder mehreren mit Anthracen und/oder Pentaerythrit beschichteten Effektpigmenten oder einerrt Gemisch aus ein oder mehreren Effektpigmenten und Anthracen und/oder Pentaerythrit mischt und dann unter Wärmewirkung verformt.
10. Verwendung der lasermarkierbaren Kunststoffe nach Anspruch 1 als Material zur Herstellung von Formkörpern, die mit Hilfe von Laser- Strahlung markiert werden.
11. Formkörper bestehend aus dem lasermarkierbaren Kunststoff nach Anspruch 1.
DE2000135204 1999-09-13 2000-07-20 Lasermarkierbare Kunststoffe Withdrawn DE10035204A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE2000135204 DE10035204A1 (de) 1999-09-13 2000-07-20 Lasermarkierbare Kunststoffe

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19943648 1999-09-13
DE2000135204 DE10035204A1 (de) 1999-09-13 2000-07-20 Lasermarkierbare Kunststoffe

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10035204A1 true DE10035204A1 (de) 2001-03-15

Family

ID=7921733

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2000135204 Withdrawn DE10035204A1 (de) 1999-09-13 2000-07-20 Lasermarkierbare Kunststoffe

Country Status (3)

Country Link
US (1) US6291551B1 (de)
JP (1) JP2001096913A (de)
DE (1) DE10035204A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1418204A3 (de) * 2002-11-06 2011-01-26 Merck Patent GmbH Lasermarkierbare Pigmente

Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9197599B1 (en) 1997-09-26 2015-11-24 Verizon Patent And Licensing Inc. Integrated business system for web based telecommunications management
US6710284B1 (en) * 1999-02-26 2004-03-23 Micron Technology, Inc. Laser marking techniques for bare semiconductor die
DE10018600A1 (de) * 2000-04-14 2001-10-25 Merck Patent Gmbh Lasermarkierbare Kunststoffe
DE10063105A1 (de) * 2000-12-18 2002-06-20 Merck Patent Gmbh Lasermarkierbare Kunststoffe sowie ihre Herstellung und Verwendung
DE10122315A1 (de) * 2001-05-08 2002-11-14 Roehm Gmbh IR-reflektierende Körper aus schlagzähem Kunststoff und ein Verfahren zu ihrer Herstellung
US6497998B1 (en) * 2001-08-16 2002-12-24 Eastman Kodak Company Oriented polyolefin imaging element with nacreous pigment
US6544713B2 (en) * 2001-08-16 2003-04-08 Eastman Kodak Company Imaging element with polymer nacreous layer
FR2833518B1 (fr) * 2001-12-14 2004-06-25 Gemplus Card Int Support d'information marquee par laser
CA2470600C (en) 2001-12-24 2009-12-22 Digimarc Id Systems, Llc Systems, compositions, and methods for full color laser engraving of id documents
US20030234286A1 (en) 2001-12-24 2003-12-25 Brian Labrec Laser engraving methods and compositions, and articles having laser engraving thereon
US7694887B2 (en) 2001-12-24 2010-04-13 L-1 Secure Credentialing, Inc. Optically variable personalized indicia for identification documents
WO2003056500A1 (en) 2001-12-24 2003-07-10 Digimarc Id Systems, Llc Covert variable information on id documents and methods of making same
AU2002364036A1 (en) 2001-12-24 2003-07-15 Digimarc Id Systems, Llc Laser etched security features for identification documents and methods of making same
US7728048B2 (en) 2002-12-20 2010-06-01 L-1 Secure Credentialing, Inc. Increasing thermal conductivity of host polymer used with laser engraving methods and compositions
WO2003088144A2 (en) 2002-04-09 2003-10-23 Digimarc Id Systems, Llc Image processing techniques for printing identification cards and documents
US7824029B2 (en) 2002-05-10 2010-11-02 L-1 Secure Credentialing, Inc. Identification card printer-assembler for over the counter card issuing
DK1513779T3 (da) * 2002-06-19 2009-05-25 Frewitt Printing Sa Fremgangsmåde og indretning til anbringelse af en aftörringsfast og afgnidningsfast markering på transparent glas
US6655862B1 (en) 2002-07-22 2003-12-02 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Method for printing on transparent substrate in order to optimize later markability
DE10235018A1 (de) * 2002-07-31 2004-02-12 Merck Patent Gmbh Lasermarkierbare flexible Trägereinheit
AU2003298731A1 (en) 2002-11-26 2004-06-18 Digimarc Id Systems Systems and methods for managing and detecting fraud in image databases used with identification documents
US7169471B1 (en) * 2003-02-06 2007-01-30 Emd Chemicals, Inc. Laser-marking additive
US7763179B2 (en) 2003-03-21 2010-07-27 Digimarc Corporation Color laser engraving and digital watermarking
CA2522551C (en) 2003-04-16 2009-12-22 Digimarc Corporation Three dimensional data storage
US20050056970A1 (en) * 2003-09-15 2005-03-17 3M Innovative Properties Company Method of forming dental restorative material packaging
DE102004051104A1 (de) * 2004-10-19 2006-04-27 Merck Patent Gmbh Opake Kunststoffe
US20070098900A1 (en) * 2004-11-05 2007-05-03 Fuji Hunt Photographic Chemicals, Inc. Media providing non-contacting formation of high contrast marks and method of using same, composition for forming a laser-markable coating, a laser-markable material and process of forming a marking
DE102004057918A1 (de) * 2004-11-30 2006-06-01 Merck Patent Gmbh Laserkennzeichnung von Wertdokumenten
DE102006045495A1 (de) * 2006-09-27 2008-04-03 Mitsubishi Polyester Film Gmbh Laser-markierbare Folie
WO2008042802A2 (en) * 2006-09-29 2008-04-10 Sensient Pharmaceutical Technologies Inc. Wet edible pearlescent film coatings
ES2592716T3 (es) * 2006-12-14 2016-12-01 Sensient Colors Llc Composiciones de pigmento nacarado y métodos para realizar y usar las mismas
EP2547723A4 (de) * 2010-03-16 2017-08-02 Basf Se Verfahren zur markierung von polymerzusammensetzungen mit grafitnanoplättchen
US9475149B1 (en) 2015-04-24 2016-10-25 Testrake Aviation, Inc. Optical device and method of making same
EP3281974A1 (de) * 2016-08-11 2018-02-14 Innocabs B.V. Lasermarkierungsadditiv

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW314534B (de) * 1993-09-01 1997-09-01 Hoechst Ag
DE4411067A1 (de) * 1994-03-30 1995-10-05 Bayer Ag Polymerformmassen zur partiellen farblichen Veränderung durch Laserenergie, insbesondere zur Erzeugung bunter Zeichen
US5866644A (en) * 1997-03-17 1999-02-02 General Electric Company Composition for laser marking
US6207344B1 (en) * 1999-09-29 2001-03-27 General Electric Company Composition for laser marking

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1418204A3 (de) * 2002-11-06 2011-01-26 Merck Patent GmbH Lasermarkierbare Pigmente

Also Published As

Publication number Publication date
JP2001096913A (ja) 2001-04-10
US6291551B1 (en) 2001-09-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10035204A1 (de) Lasermarkierbare Kunststoffe
EP1145864B1 (de) Lasermarkierbare Kunststoffe
EP0797511B1 (de) Lasermarkierbare kunststoffe
EP0991523B1 (de) Lasermarkierbare kunststoffe
EP1279517B1 (de) Farbige Beschriftung und Markierung von Kunststoffen und Lacken
DE19961304A1 (de) Lasermarkierbare Kunststoffe
EP0750012A1 (de) Lasermarkierbare Kunststoffe
WO1998003583A1 (de) Lasermarkierbare kunststoffe
EP2408865B2 (de) Pigment zur lasermarkierung
EP1524909B1 (de) Lasermarkierbare flexible trägereinheit
EP3215347B1 (de) Lasermarkierbare und laserschweissbare polymere materialien
EP3055253B1 (de) Pigmente basierend auf bismuthverbindungen
EP3328925B1 (de) Lasermarkierbare polymere und beschichtungen
EP1418204A2 (de) Lasermarkierbare Pigmente
EP3233423B1 (de) Lasermarkierbare und laserschweissbare polymere materialien
DE102004045305A1 (de) Lasermarkierbare und laserschweißbare polymere Materialien
DE102014000359A1 (de) Pigmente
EP3155039B1 (de) Lasermarkierbare und laserschweissbare polymere materialien
DE102015009854A1 (de) Lasermarkierbare Polymere und Beschichtungen
DE102013100252A1 (de) Verwendung von additivierten Polyvinylacetalen als Lasermarkierungsmittel für schwer lasermarkierbare Kunststoffe

Legal Events

Date Code Title Description
8181 Inventor (new situation)

Free format text: PFAFF, GERHARD, DR., 64839 MUENSTER, DE KUNTZ, MATTHIAS, DR., 64342 SEEHEIM-JUGENHEIM, DE KNIESS, HELGE, 64331 WEITERSTADT, DE HEINZ, DIETER, 64646 HEPPENHEIM, DE DELP, REINER, 64293 DARMSTADT, DE

8139 Disposal/non-payment of the annual fee